CN105756132B - 可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备 - Google Patents

Abstract

可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，包括下水箱，由计量水箱，自动落水胆，电磁水阀，第一、第二、第三探头，第一、第二、第三探测电路，水位管，连接软管，水压探头，稳压、检测、发射单元，计数器和元件盒构成，自动落水胆上端安装在计量水箱内下部，自动落水胆下端安装在下水箱上部，电磁水阀，第三、第一探头安装在上水箱上，第二探头，水位管安装在下水箱上，第一、第二、第三探测电路，稳压、检测、发射单元，水压探头和计数器通过导线连接并安装在元件盒内，连接软管两端分别套入水位管和水压探头的气压输入管上。本发明可采集住户总水用量和实时掌握任意时间段住户用水量，成本低，可监测供水系统，为错峰供水以及检修提供数据。

Description

可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备

技术领域

本发明涉及高层建筑二次供水系统用水数据收集设施，尤其是一种将第三探头、第一探头由上至下依次安装在计量水箱的右侧上后端，将第二探头安装在下水箱的右侧下后端，通过第一探头、第二探头和第一探测电路、第二探测电路作用控制从自来水管低流量流入计量水箱内的水，在固定水位时经自动落水胆流入下水箱内，经第三探头、第三探测电路和计数器作用，采集住户一段时间内总用水量，从而达到成本低，计量准，维护、安装方便的目的，还能因自来水管流入计量水箱内的水是低流量，不会对自来水管网的水压造成大的影响，用水压探头采集下水箱内不同水量下的电压信号，检测单元将输入的动态变化模拟电压信号转换为动态变化数字信号后，然后发射单元将动态变化的数字信号转换为无线信号后经移动网络发射出去，远端管理方通过手机预装APP或电脑预装软件观看手机屏幕上或电脑屏幕上的波形图变化，从而使管理方能在每个任意时段实时掌握住户用水量情况，监测供水系统增压泵及增压泵配套电路的工作状态，通过长时间住户实时用水量的数据分析和住户一段时间内用水总量数据分析，摸索出一套小区居民用水规律的模型，对分析供水设备的运行和能效分析及控制策略提供数据支持，并为自来水公司实现错峰供水提供数据，在检修供水系统停水时对相对最少住户用水造成影响的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备。

背景技术

目前，公知的高层建筑二次供水系统，使用的住户一段时间内总用水量监测设施，采用的是电磁流量计、超声波流量计等设备，电磁流量计、超声波流量计存在成本高(终端价格在一万元左右)、精度差异大、维护不方便等缺点，尤其是在低流量时候，计量不准是普遍现象，在安装时需要嵌入到目前的管道中，改造难度也大，再者，现有的高层建筑二次供水系统，没有一种配套使用的住户实时用水量监测设施，由于，管理方不能有效实时掌握住户每个时段的用水量情况，因此不但不能远程监测供水系统增压泵及增压泵配套电路的工作状态，也不能为自来水公司实现错峰供水提供最佳数据，检修供水系统时，也不能做到在住户用水量最少时段检修，会对住户的生活用水造成影响。

发明内容

为了克服现有的高层建筑二次供水系统使用的住户一段时间内总用水量监测设施，存在成本高、精度差异大、维护不方便，安装时需要嵌入到目前的管道中，改造难度大的缺点，以及现有的高层建筑二次供水系统，没有一种配套使用的住户实时用水量监测设施，管理方不能有效实时掌握住户每个时段用水量情况的弊端，本发明提供了一种将第三探头、第一探头由上至下依次安装在计量水箱的右侧上后端，将第二探头安装在下水箱的右侧下后端，通过第一探头、第二探头和第一探测电路、第二探测电路作用控制从自来水管低流量流入计量水箱内的水，在固定水位时经自动落水胆流入下水箱内，经第三探头、第三探测电路和计数器作用，采集住户一段时间内总用水量，从而达到成本低，计量准，维护、安装方便的目的，还能因自来水管流入计量水箱内的水是低流量，不会对自来水管网的水压造成大的影响，用水压探头采集下水箱内不同水量下的电压信号，检测单元将输入的动态变化模拟电压信号转换为动态变化数字信号后，然后发射单元将动态变化的数字信号转换为无线信号后经移动网络发射出去，远端管理方通过手机预装APP或电脑预装软件观看手机屏幕上或电脑屏幕上的波形图变化，从而使管理方能在每个任意时段实时掌握住户用水量情况，监测供水系统增压泵及增压泵配套电路的工作状态，通过长时间住户实时用水量的数据分析和住户一段时间内用水总量数据分析，摸索出一套小区居民用水规律的模型，对分析供水设备的运行和能效分析及控制策略提供数据支持，并为自来水公司实现错峰供水提供数据，在检修供水系统停水时对相对最少住户用水造成影响的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，包括下水箱，其特征在于由计量水箱、自动落水胆、电磁水阀、第一探头、第二探头、第三探头、第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、水位管、连接软管、稳压单元、水压探头、检测单元、发射单元、计数器和元件盒构成，电磁水阀安装在计量水箱左侧上部，自动落水胆上端安装在计量水箱内下部，自动落水胆下端安装在下水箱上部，第三探头、第一探头由上至下依次安装在计量水箱的右侧上后端，第二探头安装在下水箱的右侧下后端，水位管的上端为密封结构，水位管下端安装在下水箱的右侧下前端，水位管和下水箱内部相通，第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、稳压单元、水压探头、检测单元、发射单元和计数器安装在元件盒内，元件盒的前端左上侧有一个开孔，元件盒的前端右上侧横向有一个开口，元件盒下端的有一个开孔，计数器的显示屏位于元件盒的前端开口内，以利于从元件盒外部观测计数器显示屏上的数据，在水位管的右下侧端有一支连接管，连接管和水位管内部相通，连接软管一端套入位于水位管右下侧端的连接管上，连接软管另一端经元件盒下端的开孔进入元件盒内，并将连接软管另一端套入水压探头的气压输入管上，稳压单元、计数器电源输入端分别和220V交流电源通过导线连接，稳压单元第一正极电源输出端和第一探头一端、第三探头一端、第一探测电路正极电源输入端、第二探测电路正极电源输入端、第三探测电路正极电源输入端通过导线连接，第一探头信号输出端和第一探测电路信号输入端通过导线连接，第二探头信号输出端和第二探测电路信号输入端通过导线连接，第三探头信号输出端和第三探测电路信号输入端通过导线连接，第三探测电路控制信号输出两端分别和计数器控制信号输入两端通过导线连接，稳压单元第二正极电源输出端和水压探头正极电源输入端、检测单元正极电源输入端、发射单元正极电源输入端、第一探测电路控制电源输入端通过导线连接，第一探测电路正极控制电源输出端经第二探测电路两个电源控制端和电磁水阀正极电源输入端通过导线连接，稳压单元负极电源输出端和电磁水阀负极电源输入端、第一探测电路负极电源输入端、第二探头一端、第二探测电路负极电源输入端、第三探测电路负极电源输入端、水压探头负极电源输入端、检测单元负极电源输入端、发射单元负极电源输入端通过导线接地，水压探头的信号输出两端和检测单元信号输入两端通过导线连接，检测单元信号输出端RS485输出端口和发射单元信号输入端RS485输入端口通过数据线连接。

所述的电磁水阀工作电压是直流24V，其内部电磁部件是常闭结构。

所述的第一探头由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱的右侧上后端。

所述的第一探头安装在计量水箱的右侧上后端后，两支铜杆的水平位置比位于计量水箱内自动落水胆的“U”形管最高点位置低。

所述的第二探头由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在下水箱的右侧下后端。

所述的第三探头由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱的右侧上后端。

所述的第三探头安装在计量水箱的右侧上后端后，两支铜杆的水平位置和位于计量水箱内自动落水胆的“U”形管最高点位置一致。

所述的第一探测电路由NPN三极管、PNP三极管、电阻和继电器组成，电阻一端和NPN三极管基极通过导线连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极通过导线连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端通过导线接地。

所述的第二探测电路由电阻、NPN三极管、PNP三极管和继电器组成，电阻有两支，第一支电阻一端和第二支电阻一端、PNP三极管发射极通过导线连接，第一支电阻另一端和NPN三极管基极通过导线连接，NPN三极管集电极和第二支电阻另一端、PNP三极管基极通过导线连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端通过导线接地。

所述的第三探测电路由NPN三极管、PNP三极管、电阻和继电器组成，电阻一端和NPN三极管基极通过导线连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极通过导线连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端通过导线接地。

所述的水位管是透明材料制成。

所述的连接软管是透明材料制成。

所述的稳压单元由电源变压器、电源开关、硅整流二极管、电解电容、瓷片电容和三端固定输出稳压器组成，硅整流二极管有四支，瓷片电容有三支，三端固定输出稳压器有两支，其中一支三端固定输出稳压器型号是7805，另一支三端固定输出稳压器型号是7824，电源变压器初级绕组一端和电源开关一端通过导线连接，电源变压器次级绕组一端和第一支硅整流二极管负极、第二支硅整流二极管正极通过导线连接，电源变压器次级绕组另一端和第三支硅整流二极管负极、第四支硅整流二极管正极通过导线连接，第二支硅整流二极管负极和第四支硅整流二极管负极、电解电容正极、第一支瓷片电容一端、第一支三端固定输出稳压器的正极电源输入端1脚、第二支三端固定输出稳压器的正极电源输入端1脚通过导线连接，第一支硅整流二极管正极和第三支硅整流二极管正极、电解电容负极、第一支瓷片电容另一端、第二支瓷片电容一端、第三支瓷片电容一端、第一支三端固定输出稳压器的负极电源输入端2脚、第二支三端固定输出稳压器的负极电源输入端2脚通过导线接地，第一支三端固定输出稳压器的正极电源输出端3脚和第二支瓷片电容另一端通过导线连接，第二支三端固定输出稳压器的正极电源输出端3脚和第三支瓷片电容另一端通过导线连接，稳压单元安装在元件盒内时，电源开关的操作手柄位于元件盒前端左上侧开孔外，以利于从元件盒外打开或关闭电源开关。

所述的水压探头是压阻式压力敏感器件，型号是XGZP，当压阻式压力敏感器件的气压输入管输入不同的压力信号时，其信号输出端2脚和5脚会输出1到4.5V之间变化的电压模拟信号。

所述的检测单元是单片机模块成品，单片机模块成品工作电压是直流24V，单片机模块成品的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品上有一组模拟信号接入端，单片机模块成品上有一组继电器控制输出端，单片机模块成品上有一个RS485数据输出端口。

所述的水压探头压阻式压力敏感器件信号输出端输出动态变化的电压模拟信号进入检测单元单片机模块成品后，在检测单元单片机模块成品内部电路作用下，检测单元单片机模块成品的RS485数据输出端口会输出动态变化的数字信号。

所述的发射单元是GPRS模块成品，型号是ZLAN8100，GPRS模块成品工作电压是直流24V，GPRS模块成品上有RS485数据输入端口。

所述的检测单元单片机模块成品上的RS485数据输出端口和发射单元GPRS模块成品上的RS485数据输入端口通过数据线连接后，检测单元单片机模块成品输出的动态变化数字信号进入发射单元GPRS模块成品内后，发射单元GPRS模块成品会将动态变化的数字信号转换为无线信号经移动网络发射出去。

所述的计数器型号是JDM11/6H/220V，其信号接入端接无电压信号。

本发明有益效果是：使用时，自来水管流出的水经相对较小管径的水管从电磁水阀流入计量水箱内，当计量水箱内水位将第一探头两支铜杆淹没后，第一探测电路使电磁水阀得电阀芯关闭停止出水，当下水箱内水量不足以淹没第二探头两支铜杆时，第二探测电路使电磁水阀失电阀芯打开继续进水，当计量水箱内的水位淹没第三探头两支铜杆和位于计量水箱内自动落水胆的“U”形管最高点时，在自动落水胆内部机构作用下，自动落水胆内的阀芯打开，计量水箱内部的水全部流入下水箱内，与此同时，在第三探头和第三探测电路作用下，计数器记一次数；这样，每一次计量水箱内的水经自动落水胆进入下水箱内一次，计数器就计数一次，累加的数字就是住户一段时间内的准确用水总量；由于，本发明采集住户一段时间内总用水量的计量设施成本低(成本不足千元)、所检测的总用水量数据准确、也不需要在安装时嵌入现有的管道，所有克服了现有的高层建筑二次供水系统，使用的住户一段时间内总用水量监测设施存在成本高、精度差异大、维护不方便，安装时需要嵌入到目前的管道中，改造难度大的缺点；还能因自来水管流入计量水箱内的水是低流量，不会对自来水管网的水压造成大的影响。本发明在下水箱内水位高时，作用在水压探头内部压力感受端的压力相对大，当下水箱内水位低时，作用在水压探头内部压力感受端的压力相对小，于是，经检测单元和发射单元内部电路作用，发射单元通过移动网络发射出动态变化的无线数字信号，使用者通过手机预装APP或电脑预装软件就可在手机或电脑屏幕上实时看到住户用水量变化的波形图，用水量少、水箱水位高时，波形图峰值高，用水量多、水箱水位相对低时，波形图峰值低，可使管理方在每个任意时段实时掌握住户用水量情况，监测供水系统增压泵及增压泵配套电路的工作状态(在住户平时用水高峰期，波形图的峰值没有变化一直处于高位，代表增压泵及配套电路出现问题，不能将水输入到用户管道)。通过长时间住户实时用水量的数据分析和住户一段时间内用水总量数据分析，摸索出一套小区居民用水规律的模型，对分析供水设备的运行和能效分析及控制策略提供数据支持，并为自来水公司实现错峰供水提供数据，在检修供水系统停水时对相对最少住户用水造成影响。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1是本发明计量水箱、自动落水胆、电磁水阀、第一探头、第二探头、第三探头、第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、水位管、连接软管、稳压单元、水压探头、检测单元、发射单元、计数器、元件盒和下水箱之间的结构示意图。

图2是本发明电磁水阀、第一探头、第二探头、第三探头、第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、稳压单元、水压探头、检测单元、发射单元、计数器的电路图。

具体实施方式

图1中所示，可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，包括下水箱2，由计量水箱1、自动落水胆3、电磁水阀4、第一探头5、第二探头6、第三探头7、第一探测电路8、第二探测电路9、第三探测电路10、水位管11、连接软管12、稳压单元13、水压探头14、检测单元15、发射单元16、计数器17和元件盒18构成，电磁水阀4安装在计量水箱1左侧上部，自动落水胆3上端安装在计量水箱1内下部，自动落水胆3下端安装在下水箱2上部，第三探头7、第一探头5由上至下依次安装在计量水箱1的右侧上后端，第二探头6安装在下水箱2的右侧下后端，水位管11的上端为密封结构，水位管11下端安装在下水箱2的右侧下前端，水位管11和下水箱2内部相通，第一探测电路8、第二探测电路9、第三探测电路10、稳压单元13、水压探头14、检测单元15、发射单元16和计数器17安装在元件盒18内，元件盒18的前端左上侧有一个开孔，元件盒18的前端右上侧横向有一个开口，元件盒18下端的有一个开孔，计数器17的显示屏17-1位于元件盒18的前端开口内，以利于从元件盒18外部观测计数器显示屏17-1上的数据，在水位管11的右下侧端有一支连接管，连接管和水位管11内部相通，连接软管12一端套入位于水位管11右下侧端的连接管上，连接软管12另一端经元件盒18下端的开孔进入元件盒18内，并将连接软管12另一端套入水压探头14的气压输入管上，稳压单元13、计数器17电源输入端分别和220V交流电源通过导线连接，稳压单元13第一正极电源输出端和第一探头5一端、第三探头7一端、第一探测电路8正极电源输入端、第二探测电路9正极电源输入端、第三探测电路10正极电源输入端通过导线连接，第一探头5信号输出端和第一探测电路8信号输入端通过导线连接，第二探头6信号输出端和第二探测电路信号9输入端通过导线连接，第三探头7信号输出端和第三探测电路10信号输入端通过导线连接，第三探测电路10控制信号输出两端分别和计数器17控制信号输入两端通过导线连接，稳压单元13第二正极电源输出端和水压探头14正极电源输入端、检测单元15正极电源输入端、发射单元16正极电源输入端、第一探测电路8控制电源输入端通过导线连接，第一探测电路8正极控制电源输出端经第二探测电路9两个电源控制端和电磁水阀4正极电源输入端通过导线连接，稳压单元13负极电源输出端和电磁水阀4负极电源输入端、第一探测电路8负极电源输入端、第二探头6一端、第二探测电路9负极电源输入端、第三探测电路10负极电源输入端、水压探头14负极电源输入端、检测单元15负极电源输入端、发射单元16负极电源输入端通过导线接地，水压探头14的信号输出两端和检测单元15信号输入两端通过导线连接，检测单元15信号输出端RS485输出端口和发射单元16信号输入端RS485输入端口通过数据线连接。第一探头5由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱1的右侧上后端。第一探头5安装在计量水箱1的右侧上后端后，两支铜杆的水平位置比位于计量水箱1内自动落水胆3的“U”形管最高点位置低。第二探头6由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在下水箱2的右侧下后端。第三探头7由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱1的右侧上后端。第三探头7安装在计量水箱1的右侧上后端后，两支铜杆的水平位置和位于上水箱1内自动落水胆3的“U”形管最高点位置一致。水位管11是透明材料制成。连接软管12是透明材料制成。13-1是稳压单元13电源开关的操作手柄，16-1是发射单元16的发射天线。当稳压单元13的电源开关打开后，220V交流电源会分别进入稳压单元13和计数器17交流电源输入端，于是，在稳压单元13内部电路作用下，稳压单元13第一正极电源输出端输出稳定的5V直流电源进入第一探头5和第三探头7、第一探测电路8、第二探测电路9、第三探测电路10电源输入端，稳压单元13第二正极电源输出端输出稳定的24V直流电源进入水压探头14和检测单元15、发射单元16、第一探测电路8控制电源输入端。第一次使用时，自来水管流出的水经相对较小管径的水管从电磁水阀4流入计量水箱1内，当计量水箱1内水位将第一探头5两支铜杆淹没后，第一探测电路8使电磁水阀4得电工作其阀芯关闭停止出水，此时，由于下水箱2内还没有水，下水箱2内第二探头6两支铜杆没被水淹没，于是，第二探测电路9使电磁水阀4失电其阀芯打开继续进水，当计量水箱1内的水位淹没第三探头7两支铜杆和位于计量水箱1内自动落水胆3的“U“形管最高点时，在自动落水胆3内部机构作用下，自动落水胆3内的阀芯打开，计量水箱1内部的水全部流入下水箱2内，与此同时，在第三探头7和第三探测电路10作用下，计数器17记一次数。当计量水箱1内部的水经自动落水胆3全部进入下水箱2内后，由于，第一探头5和第一探测电路8不再使电磁水阀4得电，于是，从自来水管流出的水又会经阀芯常开的电磁水阀4流入计量水箱1内，当计量水箱1内水位将第一探头5两支铜杆淹没后，第一探测电路8又会使电磁水阀4得电工作其阀芯关闭停止出水；在下水箱2内水量足够，第二探头6两支铜杆被水淹没时，第二探测电路9不会使电磁水阀4失电阀芯打开继续进水；由于，计量水箱1内的水位没有将自动落水胆3的“U’形管最高点淹没，那么，计量水箱1内的水也不会经自动落水胆3进入下水箱2内；当住户用水，下水箱2内水位降低到不能将第二探头6两支铜杆淹没时，第二探测电路9又会使电磁水阀4失电其阀芯打开继续进水，当计量水箱1内的水位淹没第三探头7两支铜杆和位于计量水箱1内自动落水胆3的“U”形管最高点时，在自动落水胆3内部机构作用下，自动落水胆3内的阀芯又会打开，计量水箱1内部的水又会全部流入下水箱2内，与此同时，在第三探头7和第三探测电路10作用下，计数器17又累加记一次数。经过以上，在下水箱2内水位降低到不能将第二探头6两支铜杆淹没，计量水箱1每次将固定的水经自动落水胆3排入下水箱2内时，计数器17就会累加记数一次，由于，计量水箱1每次经自动落水胆3排入下水箱2内的水量是固定值，管理方通过计数器17的累加记数数字乘以计量水箱1流入下水箱2内水的重量即可得到一段时间内准确的住户用水总量，假如计量水箱1内水重量是1吨，计数器17上的数字显示是10，那么用水总量就是10吨。由于，从自来水管流入计量水箱1内的水是低流量，不会对自来水管网的水压造成大的影响。当下水箱2内的水进入水位管11内，并从下水箱2下右部的出水管2-1流入高层建筑二次供水系统增压泵入水端，经增压泵增压后的水输入至住户用水管道时，在住户用水量少，下水箱2内部水位相对高，从连接软管12经水压探头14气压输入管输入至水压探头14内部压力感受端的压力相对较大，于是，水压探头14的信号输出两端输出相对高的模拟电压信号进入检测单元15信号输入两端，当住户用水量大，下水箱2内部水位相对低时，作用在水压探头14内部压力感受端的压力相对小，于是，水压探头14信号输出两端输出相对低的模拟电压信号进入检测单元15信号输入两端；当动态变化的模拟电压信号进入检测单元15后，经检测单元15内部电路作用，检测单元15的RS485数据输出端口会输出动态变化的数字信号经数据线进入发射单元16的RS485数据输入端口，继之，在发射单元16内部电路作用下，发射单元16经过移动网络向外发射出动态变化的无线数字信号；发射单元16发射出动态变化的数字信号后，使用者通过手机预装APP或电脑预装软件就可在手机或电脑屏幕上实时看到住户用水量变化的波形图，用水量少、下水箱2内水位高时，波形图峰值高，用水量多、下水箱2内水位低时，波形图峰值低，从而使管理方能实时掌握住户的用水情况。经过以上，由于，本发明采集住户一段时间内总用水量的计量设施成本低(成本不足千元)、所检测的总用水量数据准确、也不需要在安装时嵌入现有的管道，所有克服了现有的高层建筑二次供水系统，使用的住户一段时间内总用水量监测设施存在成本高、精度差异大、维护不方便，安装时需要嵌入到目前的管道中，改造难度大的缺点；还能因自来水管流入计量水箱1内的水是低流量，不会对自来水管网的水压造成大的影响；管理方还可在每个任意时段通过实时掌握住户用水量情况，监测供水系统增压泵及增压泵配套电路的工作状态(在住户平时用水高峰期，波形图的峰值没有变化一直处于高位，代表增压泵及配套电路出现问题，不能将水输入到用户管道)。通过长时间住户实时用水量的数据分析和住户一段时间内用水总量数据分析，摸索出一套小区居民用水规律的模型，对分析供水设备的运行和能效分析及控制策略提供数据支持，并为自来水公司实现错峰供水提供数据，在检修供水系统停水时对相对最少住户用水造成影响。图1中，自动落水胆3下端出水口直径是8cm。

图2中所示，电磁水阀DC工作电压是直流24V，其内部电磁部件是常闭结构。第一探头T1由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱的右侧上后端。第二探头T2由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在下水箱的右侧下后端。第三探头T3由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱的右侧上后端。由NPN三极管VT1，PNP三极管VT2，电阻R1和继电器K1组成第一探测电路，电阻R1一端和NPN三极管VT1基极通过导线连接，NPN三极管VT1集电极和PNP三极管VT2基极通过导线连接，PNP三极管VT2集电极和继电器K1正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管VT1发射极和继电器K1负极电源输入端通过导线接地。由电阻R2、R3，NPN三极管VT3，PNP三极管VT4和继电器K2组成第二探测电路，电阻有两支，第一支电阻R2一端和第二支电阻R3一端、PNP三极管VT4发射极通过导线连接，第一支电阻R2另一端和NPN三极管VT3基极通过导线连接，NPN三极管VT3集电极和第二支电阻R3另一端、PNP三极管VT4基极通过导线连接，PNP三极管VT4集电极和继电器K2正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管VT3发射极和继电器K2负极电源输入端通过导线接地。由NPN三极管VT5，PNP三极管VT6，电阻R4和继电器K3组成第三探测电路，电阻R4一端和NPN三极管VT5基极通过导线连接，NPN三极管VT5集电极和PNP三极管VT6基极通过导线连接，PNP三极管VT6集电极和继电器K3正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管VT5发射极和继电器K3负极电源输入端通过导线接地。由电源变压器T，电源开关KG，硅整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4，电解电容C1，瓷片电容C2、C3和三端固定输出稳压器A1、A2组成稳压单元，硅整流二极管有四支，瓷片电容有三支，三端固定输出稳压器有两支，其中一支三端固定输出稳压器A1型号是7805，另一支三端固定输出稳压器A2型号是7824，电源变压器T初级绕组一端和电源开关KG一端通过导线连接，电源变压器T次级绕组一端和第一支硅整流二极管VD1负极、第二支硅整流二极管VD2正极通过导线连接，电源变压器T次级绕组另一端和第三支硅整流二极管VD3负极、第四支硅整流二极管VD4正极通过导线连接，第二支硅整流二极管VD2负极和第四支硅整流二极管VD4负极、电解电容C1正极、第一支瓷片电容C2一端、第一支三端固定输出稳压器A1的正极电源输入端1脚、第二支三端固定输出稳压器A2的正极电源输入端1脚通过导线连接，第一支硅整流二极管VD1正极和第三支硅整流二极管VD3正极、电解电容C1负极、第一支瓷片电容C2另一端、第二支瓷片电容C3一端、第三支瓷片电容C4一端、第一支三端固定输出稳压器A1的负极电源输入端2脚、第二支三端固定输出稳压器A2的负极电源输入端2脚通过导线接地，第一支三端固定输出稳压器A1的正极电源输出端3脚和第二支瓷片电容C3另一端通过导线连接，第二支三端固定输出稳压器A2的正极电源输出端3脚和第三支瓷片电容C4另一端通过导线连接，稳压单元安装在元件盒内时，电源开关KG的操作手柄位于元件盒前端左上侧开孔外，以利于从元件盒外打开或关闭电源开关KG。水压探头是压阻式压力敏感器件，型号是XGZP，当压阻式压力敏感器件A3的气压输入管输入不同的压力信号时，其信号输出端2脚和5脚会输出1到4.5V之间变化的电压模拟信号。检测单元是单片机模块成品，单片机模块成品A4工作电压是直流24V，单片机模块成品A4的主控芯片型号是STC12C5A60S2，单片机模块成品A4上有一组模拟信号接入端，单片机模块成品A4上有一组继电器控制输出端，单片机模块成品A4上有一个RS485数据输出端口。水压探头压阻式压力敏感器件A3信号输出端输出动态变化的电压模拟信号进入检测单元单片机模块成品A4后，在检测单元单片机模块成品A4内部电路作用下，检测单元单片机模块成品A4的RS485数据输出端口会输出动态变化的数字信号。发射单元是GPRS模块成品，型号是ZLAN8100，GPRS模块成品A5工作电压是直流24V，GPRS模块成品A5上有RS485数据输入端口。检测单元单片机模块成品A4上的RS485数据输出端口和发射单元GPRS模块成品A5上的RS485数据输入端口通过数据线连接后，检测单元单片机模块成品A4输出的动态变化数字信号进入发射单元GPRS模块成品A5内后，发射单元GPRS模块成品A5会将动态变化的数字信号转换为无线信号经移动网络发射出去。计数器JSQ型号是JDM11/6H/220V，其信号接入端接无电压信号。稳压单元电源输入一端电源开关KG另一端、稳压单元电源输入另一端电源变压器T初级绕组另一端和220V交流电源通过导线连接；计数器电源输入端1脚、2脚分别和220V交流电源两极通过导线连接；稳压单元第一正极电源输出端三端固定输出稳压器A1的3脚和第一探头T1一端、第三探头T3一端、第一探测电路正极电源输入端PNP三极管VT2发射极、第二探测电路正极电源输入端电阻R2一端、第三探测电路正极电源输入端PNP三极管VT6发射极通过导线连接；第一探头T1信号输出端和第一探测电路信号输入端电阻R1另一端通过导线连接；第二探头T2信号输出端和第二探测电路信号输入端电阻R2另一端通过导线连接；第三探头T3信号输出端和第三探测电路信号输入端电阻R4另一端通过导线连接；第三探测电路控制信号输出两端继电器K3两个常开触点端分别和计数器JSQ控制信号输入两端3脚、4脚通过导线连接；稳压单元第二正极电源输出端三端固定输出稳压器A2的3脚和水压探头正极电源输入端压阻式压力敏感器件A3的3脚、检测单元正极电源输入端单片机模块成品A4的4脚、发射单元正极电源输入端GPRS模块成品A5的1脚、第一探测电路控制电源输入端继电器K1一常开触点端通过导线连接；第一探测电路正极控制电源输出端继电器K1另一常开触点端经第二探测电路两个电源控制端继电器K2两个常闭触点和电磁水阀DC正极电源输入端通过导线连接，稳压单元负极电源输出端三端固定输出稳压器A2的2脚和电磁水阀DC负极电源输入端、第一探测电路负极电源输入端NPN三极管VT1发射极、第二探头T2一端、第二探测电路负极电源输入端NPN三极管VT3发射极、第三探测电路负极电源输入端NPN三极管VT5发射极、水压探头A3负极电源输入端压阻式压力敏感器件A3的1脚及6脚、检测单元负极电源输入端单片机模块成品A4的4脚、发射单元负极电源输入端GPRS模块成品A5的1脚通过导线接地；水压探头A3的信号输出两端压阻式压力敏感器件A3的2脚及5脚和检测单元单片机模块成品A4的信号输入两端1脚及2脚通过导线连接；检测单元单片机模块成品A4信号输出端RS485输出端口和发射单元GPRS模块成品A5信号输入端RS485输入端口通过数据线连接。稳压单元和计数器JSQ中：当电源开关KG打开后，220V交流电源会进入稳压单元、JSQ电源输入端；稳压单元的电源变压器T次级绕组输出24V交流电源，经硅整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4整流、电解电容C1滤波进入三端固定输出稳压器A1正极电源输入端1脚和三端固定输出稳压器A2正极电源输入端1脚，于是，三端固定输出稳压器A1在其外围元件瓷片电容C2、C3共同作用下，从其第3脚输出稳定的5V直流电源进入第一探头T1和第三探头T3、第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路电源输入端，三端固定输出稳压器A2在其外围元件瓷片电容C4共同作用下，从其第3脚输出稳定的24V直流电源进入水压探头压阻式压力敏感器件A3、检测单元单片机模块成品A4、发射单元GPRS模块成品A5的电源输入端和第一探测电路控制电源输入端继电器K1一常开触点端。第一探头T1、第二探头T2、第三探头T3、第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、电磁水阀DC和计数器JSQ中：第一次使用时，从自来水管流出的水经阀芯常开的电磁水阀DC流入计量水箱内，计量水箱内水位低，没有将第一探头T1两支铜杆淹没时，第一探测电路的NPN三极管VT1的基极由于没有合适偏流输入处于截止状态，当计量水箱内水位将第一探头T1两支铜杆淹没后，第一探测电路NPN三极管VT1和PNP三极管VT2相继获得合适偏流导通，继之，第一探测电路继电器K1得电吸合其两个常开触点端闭合，由于，电磁水阀DC正极电源输入端从第一探测电路继电器K1另一常开触点端经第二探测电路继电器K2两个常闭触点端输入，所以此时，电磁水阀DC会得电工作其阀芯关闭停止出水；第二探测电路的NPN三极管VT3基极和发射极在第二探头T2被水淹没时，NPN三极管VT2处于截止状态，由于初次使用时下水箱内还没有水，下水箱内第二探头T2两支铜杆没被水淹没，NPN三极管VT2基极和发射极之间电阻为无穷大，于是，NPN三极管VT3、PNP三极管VT4相继获得合适偏流导通，继之，继电器K2得电吸合其两个常闭触点端断开，由于，电磁水阀DC正极电源输入端从第一探测电路继电器K1另一常开触点端经继电器K2两个常闭触点端输入，所以此时，电磁水阀DC会失电其阀芯打开继续进水；当计量水箱内的水位淹没第三探头T3两支铜杆和位于计量水箱内自动落水胆的“U”形管最高点时，在自动落水胆内部机构作用下，自动落水胆内的阀芯打开，计量水箱内部的水全部流入下水箱内，平时，第三探头T3两支铜杆没被水淹没时，第三探测电路的NPN三极管VT5基极由于没有合适偏流输入处于截止状态，当上水箱内水位将第三探头T3两支铜杆淹没后，第三探测电路NPN三极管VT5和PNP三极管VT6相继获得合适偏流导通，继之，第三探测电路的继电器K3得电吸合其两个常开触点端闭合，由于，第三探测电路继电器K3两个常开触点端分别和计数器JSQ控制信号输入两端3脚、4脚通过导线连接，所以，第三探测电路的继电器K3得电吸合其两个常开触点端闭合后，在计数器JSQ内部电路作用下计数器JSQ记一次数；当计量水箱内部的水经自动落水胆全部进入下水箱内后，由于，第一探头T1两支铜杆不再被水淹没，于是，从自来水管流出的水经阀芯常开的电磁水阀DC又会流入计量水箱内，当计量水箱内水位将第一探头T1两支铜杆淹没后，第一探测电路又会使电磁水阀DC得电工作其阀芯关闭停止出水，当下水箱内水量足够，第二探头T2两支铜杆被水淹没时，第二探测电路不会使电磁水阀DC失电阀芯打开继续出水，由于，上水箱内的水位没有将自动落水胆的“U”形管最高点淹没，那么，上水箱内的水也不会经自动落水胆进入下水箱内；当住户用水，下水箱内水位降低到不能将第二探头T2两支铜杆淹没时，第二探测电路又会使电磁水阀DC失电其阀芯打开继续出水，当计量水箱内的水位再次淹没第三探头T3两支铜杆和位于计量水箱内自动落水胆的“U’形管最高点时，在自动落水胆内部机构作用下，自动落水胆内的阀芯又会打开，计量水箱内部的水又会全部流入下水箱内，与此同时，在第三探头T3和第三探测电路作用下，计数器JSQ又累加记一次数；经过以上，在下水箱内水位降低到不能将第二探头T2两支铜杆淹没，计量水箱每次将固定的水量经自动落水胆排入下水箱内时，计数器JSQ就会累加记数一次，由于，计量水箱每次经自动落水胆排入下水箱内的水量是固定值，管理方通过计数器JSQ的累加记数数字乘以计量水箱流入下水箱内水的重量即可得到一段时间内准确的住户用水总量。实际使用中，计数器JSQ有清零按键，使用者按下清零按键后，计数器JSQ将数字自动清零，重新开始计数。水压探头、检测单元和发射单元中：当下水箱内的水进入水位管内，并从下水箱下右部的出水管流入高层建筑二次供水系统增压泵入水端，经增压泵增压后的水从管道输入至用住户用水管道时，当住户用水量少，下水箱内部水位相对高时，从连接软管经压阻式压力敏感器件A3气压输入管输入至压阻式压力敏感器件A3内部压力感受端的压力相对较大，于是，压阻式压力敏感器件A3的信号输出两端2脚和5脚输出相对高的模拟电压信号进入单片机模块成品A4信号输入两端1脚和2脚，当住户用水量大，下水箱内部水位相对低时，作用在压阻式压力敏感器件A3内部压力感受端的压力相对小，于是，压阻式压力敏感器件A3的信号输出两端2脚和5脚输出相对低的模拟电压信号进入单片机模块成品A4信号输入两端1脚和2脚；当经压阻式压力敏感器件A3的信号输出两端2脚和5脚输出的动态变化模拟电压信号进入单片机模块成品A4后，经单片机模块成品A4内部电路作用，单片机模块成品A4的RS485数据输出端口会输出动态变化的数字信号经数据线进入GPRS模块成品A5的RS485数据输入端口，继之，在GPRS模块成品A5内部电路作用下，GPRS模块成品A5经过移动网络向外发射出动态变化的无线数字信号；GPRS模块成品A4发射出动态变化的无线数字信号后，使用者通过手机预装APP或电脑预装软件就可在手机或电脑屏幕上实时看到住户用水量变化的波形图，用水量少、水箱水位高时，波形图峰值高，用水量多、水箱水位低时，波形图峰值低，从而使管理方能实时掌握住户的用水情况。经过以上，由于，本发明采集住户一段时间内总用水量的计量设施成本低(成本不足千元)、所检测的总用水量数据准确、也不需要在安装时嵌入现有的管道，所有克服了现有的高层建筑二次供水系统，使用的住户一段时间内总用水量监测设施存在成本高、精度差异大、维护不方便，安装时需要嵌入到目前的管道中，改造难度大的缺点；还能因自来水管流入计量水箱内的水是低流量，不会对自来水管网的水压造成大的影响；管理方还可在每个任意时段通过实时掌握住户用水量情况，监测供水系统增压泵及增压泵配套电路的工作状态(在住户平时用水高峰期，波形图的峰值没有变化一直处于高位，代表增压泵及配套电路出现问题，不能将水输入到用户管道)。通过长时间住户实时用水量的数据分析和住户一段时间内用水总量数据分析，摸索出一套小区居民用水规律的模型，对分析供水设备的运行和能效分析及控制策略提供数据支持，并为自来水公司实现错峰供水提供数据，在检修供水系统停水时对相对最少住户用水造成影响。

图2，第一探测电路中：NPN三极管VT1型号是9014，PNP三极管VT2型号是9012，电阻R1阻值是10K，继电器K1型号是JZC/23F/YG4123/DC5V。第二探测电路中：电阻R2阻值是330K，电阻R3阻值是10K，NPN三极管VT3型号是9014，PNP三极管VT4型号是9012，继电器K2型号是JZC/23F/YG4123/DC5V。第三探测电路中：NPN三极管VT5型号是9014，PNP三极管VT6型号是9012，电阻R4阻值是10K，继电器K3型号是JZC/23F/YG4123/DC5V。稳压单元中：电源变压器T型号是220V/24V/10W，硅整流二极管VD1、VD2、VD3、VD4型号是1N4001，电解电容C1型号是470UF/100V，瓷片电容C2型号是0.33UF，瓷片电容C3、C4型号0.1UF。

Claims (9)

1.可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，包括下水箱，其特征在于由计量水箱、自动落水胆、电磁水阀、第一探头、第二探头、第三探头、第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、水位管、连接软管、稳压单元、水压探头、检测单元、发射单元、计数器和元件盒构成，电磁水阀安装在计量水箱左侧上部，自动落水胆上端安装在计量水箱内下部，自动落水胆下端安装在下水箱上部，第三探头、第一探头由上至下依次安装在计量水箱的右侧上后端，第二探头安装在下水箱的右侧下后端，水位管的上端为密封结构，水位管下端安装在下水箱的右侧下前端，水位管和下水箱内部相通，第一探测电路、第二探测电路、第三探测电路、稳压单元、水压探头、检测单元、发射单元和计数器安装在元件盒内，元件盒的前端左上侧有一个开孔，元件盒的前端右上侧横向有一个开口，元件盒下端的有一个开孔，计数器的显示屏位于元件盒的前端开口内，以利于从元件盒外部观测计数器显示屏上的数据，在水位管的右下侧端有一支连接管，连接管和水位管内部相通，连接软管一端套入位于水位管右下侧端的连接管上，连接软管另一端经元件盒下端的开孔进入元件盒内，并将连接软管另一端套入水压探头的气压输入管上，稳压单元、计数器电源输入端分别和220V交流电源通过导线连接，稳压单元第一正极电源输出端和第一探头一端、第三探头一端、第一探测电路正极电源输入端、第二探测电路正极电源输入端、第三探测电路正极电源输入端通过导线连接，第一探头信号输出端和第一探测电路信号输入端通过导线连接，第二探头信号输出端和第二探测电路信号输入端通过导线连接，第三探头信号输出端和第三探测电路信号输入端通过导线连接，第三探测电路控制信号输出两端分别和计数器控制信号输入两端通过导线连接，稳压单元第二正极电源输出端和水压探头正极电源输入端、检测单元正极电源输入端、发射单元正极电源输入端、第一探测电路控制电源输入端通过导线连接，第一探测电路正极控制电源输出端经第二探测电路两个电源控制端和电磁水阀正极电源输入端通过导线连接，稳压单元负极电源输出端和电磁水阀负极电源输入端、第一探测电路负极电源输入端、第二探头一端、第二探测电路负极电源输入端、第三探测电路负极电源输入端、水压探头负极电源输入端、检测单元负极电源输入端、发射单元负极电源输入端通过导线接地，水压探头的信号输出两端和检测单元信号输入两端通过导线连接，检测单元信号输出端RS485输出端口和发射单元信号输入端RS485输入端口通过数据线连接。

2.根据权利要求1所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于电磁水阀工作电压是直流24V，其内部电磁部件是常闭结构。

3.根据权利要求1所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于第一探头由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱的右侧上后端。

4.根据权利要求3所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于第一探头安装在计量水箱的右侧上后端后，两支铜杆的水平位置比位于计量水箱内自动落水胆的“U”形管最高点位置低。

5.根据权利要求1所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于第三探头由两支铜杆组成，两支铜杆彼此绝缘安装在计量水箱的右侧上后端。

6.根据权利要求5所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于第三探头安装在计量水箱的右侧上后端后，两支铜杆的水平位置和位于计量水箱内自动落水胆的“U”形管最高点位置一致。

7.根据权利要求1所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于第一探测电路由NPN三极管、PNP三极管、电阻和继电器组成，电阻一端和NPN三极管基极通过导线连接，NPN三极管集电极和PNP三极管基极通过导线连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端通过导线接地。

8.根据权利要求1所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于第二探测电路由电阻、NPN三极管、PNP三极管和继电器组成，电阻有两支，第一支电阻一端和第二支电阻一端、PNP三极管发射极通过导线连接，第一支电阻另一端和NPN三极管基极通过导线连接，NPN三极管集电极和第二支电阻另一端、PNP三极管基极通过导线连接，PNP三极管集电极和继电器正极电源输入端通过导线连接，NPN三极管发射极和继电器负极电源输入端通过导线接地。

9.根据权利要求1所述的可采集高层建筑二次供水系统用水数据的设备，其特征在于稳压单元由电源变压器、电源开关、硅整流二极管、电解电容、瓷片电容和三端固定输出稳压器组成，硅整流二极管有四支，瓷片电容有三支，三端固定输出稳压器有两支，其中一支三端固定输出稳压器型号是7805，另一支三端固定输出稳压器型号是7824，电源变压器初级绕组一端和电源开关一端通过导线连接，电源变压器次级绕组一端和第一支硅整流二极管负极、第二支硅整流二极管正极通过导线连接，电源变压器次级绕组另一端和第三支硅整流二极管负极、第四支硅整流二极管正极通过导线连接，第二支硅整流二极管负极和第四支硅整流二极管负极、电解电容正极、第一支瓷片电容一端、第一支三端固定输出稳压器的正极电源输入端1脚、第二支三端固定输出稳压器的正极电源输入端1脚通过导线连接，第一支硅整流二极管正极和第三支硅整流二极管正极、电解电容负极、第一支瓷片电容另一端、第二支瓷片电容一端、第三支瓷片电容一端、第一支三端固定输出稳压器的负极电源输入端2脚、第二支三端固定输出稳压器的负极电源输入端2脚通过导线接地，第一支三端固定输出稳压器的正极电源输出端3脚和第二支瓷片电容另一端通过导线连接，第二支三端固定输出稳压器的正极电源输出端3脚和第三支瓷片电容另一端通过导线连接，稳压单元安装在元件盒内时，电源开关的操作手柄位于元件盒前端左上侧开孔外，以利于从元件盒外打开或关闭电源开关。